《绪论数据模型》

1、1.2 数据模型主要内容数据模型概念模型逻辑模型小结和作业2整理课件数据模型模型对现实世界特征的模拟或抽象例：公式、地图、建筑沙盘数据模型对现实世界中的数据进行模拟和抽象的模型在数据库系统中，使用数据模型抽象现实世界中的数据，以便在系统中来处理这些数据，达到系统模拟现实世界的目的。是数据库系统的核心和基础，是数据库设计的有利工具3整理课件数据模型对数据模型的要求能比较真实地模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现4整理课件整理课件数据模型数据模型的两个层次概念模型不涉及数据在计算机中的表示是按用户的观点对数据建模，强调其语义表达能力是对现实世界的第一层抽象是用户和数据库设计人员交流的工具逻

2、辑模型和物理模型与具体的DBMS有关按计算机系统的观点对数据建模，面向数据库的结构是对现实世界的第二层抽象由DBMS自身实现逻辑模型和物理模型的转换6整理课件数据模型模型的应用现实世界信息世界机器世界概念模型逻辑、物理模型7整理课件数据模型三要素数据模型的形式化定义严格定义的一组概念的集合数据结构数据操作完整性约束条件8整理课件数据结构什么是数据结构描述数据库的组成对象及对象之间的联系两类对象与数据类型、内容、性质有关的对象与数据之间联系有关的对象数据结构是对系统静态特性的描述9整理课件数据操作 数据操作数据库中各种对象的实例允许执行的操作及有关的操作规则数据操作的类型检索（查询）更新（包括插

3、入、删除、修改）10整理课件 数据操作(续) 数据模型对操作的定义操作的确切含义操作符号操作规则（如优先级）实现操作的语言数据操作是对系统动态特性的描述。11整理课件完整性约束条件 完整性约束条件一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。12整理课件 完整性约束条件(续)数据模型对约束条件的定义反映和规定数据模型必须遵守的基本的通用完整性约束条件。提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。13整理课件概念模型概念模型的用途概念模型

4、用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具数据库设计人员和用户之间进行交流的语言14整理课件概念模型对概念模型的基本要求较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识简单、清晰、易于用户理解。15整理课件概念模型概念模型的相关内容信息世界中的基本概念概念模型的表示方法（E-R图）16整理课件基本概念实体（Entity） 客观存在并可相互区别的事物称为实体。具体的：如学生张三、工人李四抽象的：如计算机系、数据库概论属性（Attribute） 实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。17整理课件基本概念属性的类型*属性的分类：简单

5、属性复合属性构成值单值属性多值属性来源基属性派生属性18整理课件基本概念属性的类型*简单属性 不可再分的属性如学号、年龄、性别 复合（Composite）属性可以划分为更小的属性可以把相关属性聚集起来，使模型更清晰如电话号码=区号+本地号码 出生日=年+月+日19整理课件基本概念属性的类型*单值属性每一个特定的实体在该属性上的取值唯一如学生的学号，年龄、性别、系别等多值属性某个特定的实体在该属性上有多于一个的取值如学生（学号，所选课程，联系电话）学号与课程之间是一种多值依赖关系20整理课件基本概念属性的类型*派生（Derived）属性与基属性可以从其他相关的属性或实体派生出来的属性值如学生（学

6、号，姓名，平均成绩）选课（学号，课程号，成绩）成绩为基属性，平均成绩为派生属性数据库中，一般只存基属性值，而派生属性只存其定义或依赖关系，用到时再从基属性中计算出来21整理课件基本概念（续）实体型用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型。例：学生(学号，姓名，性别，系，入学时间)实体集同型实体的集合码（Key） 唯一标识实体的属性集称为码。 域（Domain） 属性的取值范围称为该属性的域。22整理课件基本概念(续)联系现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体型内部的联系和实体型之间的联系。两个实体型 多个实体型同一实体型一对一联系（1:1） 一对多联系（1:n）

7、 多对多联系（m:n）23整理课件基本概念(续)联系的元或度（Degree）参与联系的实体集的个数称为联系的元如学生选修课程是二元联系，供应商向工程供应零件则是三元联系24整理课件两个实体型间的联系实体型A联系名实体型B111:1联系实体型A联系名实体型Bmnm:n联系实体型A联系名实体型B1n1:n联系25整理课件两个实体型间的联系 一对一联系 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系。记为1:1。 实例 班级与班长之间的联系：26整理课件两个实体型间的联系 (续)一对多联系如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n

8、个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系记为1:n实例 班级与学生之间的联系：27整理课件两个实体型间的联系 (续)多对多联系（m:n）如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m0）与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系。记为m:n实例课程与学生之间的联系：28整理课件多个实体型间的联系多个实体型间的一对多联系若实体集E1，E2，.，En存在联系，对于实体集Ej（j=1，2，.，i-1，i+1，.，n）中的给定实

9、体，最多只和Ei中的一个实体相联系，则我们说Ei与E1，E2，.，Ei-1，Ei+1，.，En之间的联系是一对多的。例：课程、教师与参考书三个实体型如果一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，每一个教师只讲授一门课程，每一本参考书只供一门课程使用。29整理课件多个实体型间的联系(续)多个实体型间的一对一联系多个实体型间的多对多联系实例一个供应商可以供给多个项目多种零件，而每个项目可以使用多个供应商供应的零件，每种零件可由不同供应商供给。供应商供应项目零件mnp30整理课件同一实体集内的联系一对多联系实例 职工实体集内部具有领导与被领导的联系某一职工（干部）“领导”若干名职工一个职工仅被

10、另外一个职工直接领导这是一对多的联系一对一联系多对多联系31整理课件联系的表示方法示例班级班级-班长班长111:1联系课程选修学生mnm:n联系班级组成学生1n1:n联系32整理课件联系的表示方法示例(续)职工领导1n同一实体型内部的1:n联系课程讲授教师1m多个实体型间的1:n联系参考书n33整理课件概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多实体联系模型面向对象模型语义数据模型功能数据模型实体联系模型(E-R模型)用E-R图来描述现实世界的概念模型34整理课件E-R图历史-模型：Entity-Relationship Model1976年，P.P.S.Chen提出-模型，用-图来描述概念模型观

11、点世界是由一组称作实体的基本对象和这些对象之间的联系构成的35整理课件表示方法E-R图实例讨论练习ER图辅助设计工具Erwin、PowerdesignerE-R图主要内容36整理课件E-R图表示方法用矩形表示实体型，在框内写上实体名用椭圆表示实体的属性用无向边把实体与其属性连接起来用菱形表示实体间的联系将参与联系的实体用无向边连接联系的数量例：学生选修课程学生课程选修姓名学号系别课程名先修课学分成绩mn联系的属性37整理课件E-R图实例E-R图实例：某工厂物资管理E-R图，步骤：(1)实体及属性图(2)实体及联系图(3)完整的实体联系图（E-R图）38整理课件E-R图(续) 工厂物资管理描述如

12、下：物资管理涉及的实体：仓库：仓库号、面积、电话号码零件：零件号、名称、规格、单价、描述供应商：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号项目：项目号、预算、开工日期职工：职工号、姓名、年龄、职称39整理课件物资管理实例实体及属性图：仓库仓库号面积电话号码项目项目号预算开工日期零件零件号规格单价名称描述职工职工号姓名年龄职称40整理课件物资管理实例实体及属性图：供应商供应商号地址电话号码姓名帐号确定需求描述中的实体，其属性可最后确定41整理课件物资管理实例-实体及其联系实体之间的联系描述实体及其联系图：仓库零件存放mn职工n1工作1n领导库存量供应商项目nmp供应供应量确定实体间的联系，一般是动词，

13、也可名词确定联系的属性42整理课件物资管理实例-描述实体之间的联系描述（1）一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中，用库存量量表示某种零件在仓库中的数量。（2）一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库工作。（3）仓库主任领导若干保管员。（4）一个供应商可以供给若干项目多种零件，每个项目可以使用不同供应商供应的零件，每种零件可由不同供应商供给。用供应量表示供应商供给多少数量的零件给项目。43整理课件讨论如何区分实体和属性？如何区分2元联系和n元联系？44整理课件讨论实体VS属性实体 Vs 属性职工姓名电话适于一个员工只有一部电话的情况职工电话联系电话姓名号码地址适于

14、多个员工共有一部电话，一个员工多个电话，电话本身具有多个属性的情况45整理课件讨论实体VS属性（续）实体有多方面性质，属性没有项目名称城市项目城市位于名称名称面积人口46整理课件讨论实体VS属性（续）若实体中除了多值属性之外还有其它若干属性，则将该多值属性定义为另一实体供应商可以供应多种零件供应商姓名零件零件供应名称供应商姓名地址电话供应商除零件属性外只有一个作为主码的姓名属性供应商除零件属性外另有其它很多属性47整理课件讨论2元联系VS n元联系供应商供应项目零件项目零件供应商供应生产使用多元联系转换为二元联系48整理课件讨论2元联系VS n元联系上述转换会有信息丢失，所以这种转换是不等价的

15、SCPS1C1P1S2C1P2S2C2P1SCS1C1S2C1S2C2CPC1P1C1P2C2P1SPS1P1S2P2S2P149整理课件讨论2元联系VS n元联系多元联系转换为二元联系学生教学教师课程50整理课件讨论2元联系VS n元联系教学学生选修教师讲授课程开课缺点浪费存储空间语义不清晰，难于体现参与联系的各方51整理课件一个图书借阅管理数据库要求提供下述服务：可随时查询书库中现有书籍的品种、数量与存放位置。所有各类书籍均可由书号唯一标识。可随时查询书籍借还情况。包括借书人单位、姓名、借书证号、借书日期和还书日期。 我们约定：任何人可借多种书，任何一种书可为多个人所借，借书证号具有唯一性

16、。当需要时，可通过数据库中保存的出版社的电报编号、电话、邮编及地址等信息向相关书籍的出版社增购有关书籍。一个出版社可出版多种书籍，同一本书仅为一个出版社出版，出版社名具有唯一性。根据以上情况和假设，构造满足需求的E-R图 练习52整理课件 逻辑模型主要内容主要数据模型层次模型网状模型关系模型对象模型整理课件层次模型的数据结构层次模型用树结构表示实体类型及实体间联系的模型树的结点是记录类型每个非根结点有且只有一个父结点上一层记录类型和下一层记录类型的联系是1：n整理课件层次模型的数据结构 办公地系名系号教研室名教研室号年级姓名学号职称姓名职工号E-R图层次模型实例转换规则：实体型记录类型属性字段

17、联系结点之间的连线整理课件教师-学生数据库的一个值xx205计算机D02软件R0180王明S0012教授何璧E110190郑直S002095周密 S0099网络R02应用R03讲师刘新E3721教授王恩E1234助教付弈E3721优点：模型简单 查询效率高缺点：多对多联系表示不自然 数据操作复杂（结点不独立）整理课件典型的层次数据库系统IMS数据库管理系统第一个大型商用DBMS1968年推出IBM公司研制整理课件网状模型的数据结构网状模型1969年由CODASYL组织下属DBTG提出用有向图表示实体类型及实体间联系的模型有向图中的结点是记录类型箭头表示从箭尾的记录类型到箭头的记录类型间联系是1

18、：N的层次模型是网状模型的特例整理课件网状模型实例网状模型的数据结构学号 姓名 系别课程号 课程名 学分学号 课程号S-SCC-SC选课课程学生成绩科室号 科室名医生号 专业级别病房号 人数病人号 住院时间整理课件网状模型的一个值AC1S1AC2S1BC1S2AC2S2CC1S3S1 S2 S3 C1 C2 优点：多对多联系实现容易 查询效率高缺点：结构复杂 数据操作复杂整理课件典型的网状数据库系统实际系统Cullinet Software Inc.公司的 IDMSUnivac公司的 DMS1100Honeywell公司的IDS/2HP公司的IMAGE整理课件关系模型的数据结构关系模型1970

19、年由美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd提出用二维表格表示实体集由若干个关系模式组成的集合关系名（属性名1，属性名2，属性名n）其实例称为关系，每个关系实际上是一张二维表格整理课件关系模型的数据结构 关系模型实例E-R图系（系号，系名，办公地）教研室（教研室号，教研室名，系号）教师（职工号，职称，姓名，教研室号）学生（学号，姓名，年级，系号）转换：实体型-关系模式 属性-关系模式的属性 1:1、1:n联系隐含在关系中 m:n联系直接用关系模式表示整理课件关系模型的一个值系号系名办公地D02计算机信息楼教研室号教研室名系号R01软件D02R02网络D02R03应用D02学号姓名成绩系号S63871文继荣AD02S63874刘华CD02S63876张孝AD02职工号职称姓名教研室号E1101教授何璧R02E1102讲师刘新R02E1103教授王恩R03E1104助教付弈R03概念：元组、属性、域 主码、分量整理课件关系模型的优缺点优点有严格的数学基础（集合论、数